Ziel der Entwicklung
Die Auslegung von Kryokühlern bringt bis heute noch Schwierigkeiten mit sich. So ist es nicht trivial, Kryokühler punktgenau auszulegen. Die Abweichungen zwischen Theorie und praktischer Erprobung sind teilweise erheblich. Oftmals entscheiden kleine konstruktive Details über die Effizienz solcher Kühler. Daher müsste während der Auslegung nach jeder Änderung eine erneute numerische Simulation (CFD) erfolgen. Ziel der Entwicklung soll das Verringern dieser Abweichungen sein sowie die Reduzierung des Entwicklungsaufwandes.
Vorteile und Lösungen
Der Lösungsansatz, das Werkbankprinzip, basiert auf der Kombination einer Datenbank, welche alle relevanten Parameter verfügbarer Puls-Rohr-Kühler enthält, mit einem Auslegungstool und einem Prüffeld zur experimentellen Erprobung. Mithilfe der Datenbank können einerseits schon Parameter bekannter Kühler als Startlösung gewählt werden, anderseits können Auslegungsrechnungen mit Puls-Rohr-Kühlern aus der Datenbank verglichen und bewertet werden. Das wiederum erhöht die Auslegungssicherheit erheblich. Im Prüffeld können die entsprechend der Auslegung gefertigten Kühler experimentell untersucht werden. Diese Ergebnisse werden wiederum mit der Auslegung verglichen und in die Datenbank übernommen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für Kryokühlerhersteller eröffnen sich mit dem Werkbankprinzip neue Möglichkeiten. Puls-Rohr-Kühler können nun mit wesentlich geringerem Risiko entwickelt werden. In Kombination mit dem modularen Design können kundenorientierte und bedarfsgerechte Kryokühler angeboten werden. Darüber hinaus bieten sich auch für Forschungseinrichtungen Vorteile, da sich mit der Werkbank auch neue Ansätze verfolgen lassen. Aber auch branchenfremde Unternehmen mit Bezug zur mechanischen Fertigung sollten in der Lage sein, solche Kühler zu fertigen. Bereits in der Entwicklung wurde darauf geachtet, kommerziell verfügbare Komponenten zu verwenden.
Konkret lässt sich der im Vorhaben entwickelte Puls-Rohr-Kühler mit in die Kaltfläche integriertem Wärmeübertrager als Gaskühler für Wasserstoff oder als Stickstoff-Kleinverflüssiger oder als Gasreiniger einsetzen.